[发明专利]悬浮液浆料以及碳化硅陶瓷反应连接的方法

说明书

本发明涉及悬浮液浆料以及碳化硅陶瓷反应连接的方法，所述悬浮液浆料的组成包括：溶剂、有机前驱体、催化剂、碳化硅粉体和炭黑粉体；所述有机前驱体为聚碳硅烷，所述催化剂为二茂铁Fe(C₅H₅)₂；所述悬浮液浆料中碳化硅粉体和炭黑粉体的总含量为30～50wt%；所述有机前驱体在有机前驱体溶液中质量百分比为30～45wt%；所述催化剂为有机前驱体质量的10～40wt%。

技术领域

本发明涉及悬浮液浆料以及碳化硅陶瓷反应连接的方法，具体涉及一种一维纳米线原位自生增强碳化硅陶瓷连接层(接头)的制备方法，属于陶瓷连接领域。

背景技术

碳化硅陶瓷本身具有密度低，热膨胀系数小，热导率高，常温及高温力学性能优异，耐酸碱腐蚀以及耐磨等一系列优点，广泛应用于航天、核能、汽车等领域。随着碳化硅陶瓷的广泛应用，一些特殊的应用环境对陶瓷材料的尺寸和形状提出了要求。然而受陶瓷成型方法和制备设备的限制，大尺寸和形状复杂的碳化硅陶瓷部件只能采用连接技术进行制备。现有的碳化硅陶瓷连接技术中构建的连接层材料体系包括金属连接层、玻璃连接层和陶瓷连接层三种。金属连接层中由于陶瓷母材与金属钎料(或金属扩散中间层)之间存在巨大的物理性能差异，导致焊缝区存在较大残余应力，接头可靠性下降。玻璃连接层长时间使用需要解决玻璃的析晶问题，而且其连接强度普遍不高。而陶瓷连接层与母材的物理性能最为接近，界面残余应力最低。在碳化硅陶瓷的连接技术中陶瓷连接层主要是通过反应连接技术进行构造的，连接层的组分包含添加的碳化硅颗粒、新形成的碳化硅、残余硅等多项，由于采用熔渗技术，因此残余硅的分布不是很均匀，连接层(接头)的性能不是很理想。复合焊料技术是为改善单一焊料的性能缺陷而将第二相增强体引入到连接层中的一种技术，现有技术一般通过直接添加第二相增强体以有效提升接头的强度和使用温度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种悬浮液浆料以及利用该悬浮液浆料(含有有机前驱体的浆料)涂覆与反应熔渗方法实现碳化硅陶瓷的连接的方法，并且在连接层内部原位构筑一维纳米线结构用于增强陶瓷接头性能，实现高性能碳化硅陶瓷连接。

一方面，本发明提供了一种悬浮液浆料，所述悬浮液浆料的组成包括：溶剂、有机前驱体、催化剂、碳化硅粉体和炭黑粉体；所述有机前驱体为聚碳硅烷，所述催化剂为二茂铁Fe(C₅H₅)₂；

所述悬浮液浆料中碳化硅粉体和炭黑粉体的总含量为30～50wt％；所述有机前驱体在有机前驱体溶液中质量百分比为30～45wt％；所述催化剂为有机前驱体质量的10～40wt％。

较佳地，所述溶剂为有机溶剂，优选为乙酸乙酯或/和二甲苯。

较佳地，所述炭黑粉体和碳化硅粉体的质量比为(0.2～0.5):1。

较佳地，所述聚碳硅烷的分子量为1500；所述催化剂的粒径为100～500nm。

较佳地，所述碳化硅粉体的平均粒径为10～50μm；所述炭黑粉体的平均粒径为10～50nm。

较佳地，所述悬浮液浆料还包括分散剂，所述分散剂为蓖麻油和/或蓖麻油磷酸酯；优选地，所述分散剂为蓖麻油，其分散性较蓖麻油磷酸酯更好；所述分散剂占碳化硅粉体和炭黑粉体的总质量的3～6wt％。本发明通过调控分散剂的种类及含量，使悬浮液浆料体系的分散性达到最佳。

较佳地，所述悬浮液浆料的粘度为2000～3500mPa.S(剪切速率为20/S时)。

另一方面，本发明还提供了一种如上述的悬浮液浆料的制备方法，包括：

将有机前驱体加入到溶剂中，得到前驱体溶液；

在所得前驱体溶液依次加入分散剂和催化剂后，再加入碳化硅粉体和炭黑粉体，球磨混合后，得到所述悬浮液浆料。